在生命的地外起源假说中,星际有机分子的化学演化被认为对形成生命相关化合物至关重要。在以往的研究中,RNA和DNA遗传密码的基本单位,嘧啶碱基被认为可由嘧啶一类的大分子在星际冰中演化形成。然而由于这类分子在紫外辐射下的不稳定性,目前对嘧啶碱基在分子云气态环境下的合成过程尚不清楚。另一方面,星际分子的丰度随其分子量的增大而快速下降,因此非常有必要了解嘧啶碱基是否可由更小的分子在星际分子云中合成。本文利用第一性原理计算,探讨了两类星际有机小分子甲酰胺（H2NCHO）和丙烯腈（H2CCHCN）在星际介质环境下通过气相反应形成胞嘧啶（C4H5N3O）、胸腺嘧啶（C5H5N2O2）和尿嘧啶（C4H4N2O2）等这三种嘧啶碱基的可能性。本文使用M06泛函,模拟了气相分子的碰撞寻找形成嘧啶碱基的优化合成路线,并用从头算M?ller–Plesset二阶微扰理论验证计算结果。本文基于计算得到的反应路线估算了最低反应能垒,并根据这些反应能垒计算的反应速率,尝试提出有利于嘧啶碱基形成的特定星际环境。本文报道了多条通过部分脱氢H2NCHO和H2CCHCN反应生成C4H5N3O、C5H5N2O2和C4H4N2O2的合成路线。最优路径在HNCHO和H2CCHCN之间的一种分子和自由基反应中被发现。这个生成2-羟基嘧啶（C4H4N2O）的反应具有仅为大约19.3 kcal/mol的势垒。这意味着,在180 K的温度以上时,其反应速率系数可超过10-11cm~3s-1（一般认为在星际介质中发生显著反应所需要的最低反应速率）。通过这些结果表明可推断,嘧啶碱基可在热分子核或原行星盘内部在气相条件下由小分子合成,不需要通过普遍认为必要的紫外光来驱动。此外,本文还通过分析计算得到的反应路径发现,反应物中的氢迁移过程是决定碱基合成速率的关键过程。综上所述,本文研究了嘧啶碱基在星际介质中的气态合成。通过量子化学计算,本文找到了H2NCHO和H2CCHCN在气相星际条件下合成C4H5N3O、C5H5N2O2和C4H4N2O2的最优反应路径,论证了在一些星际区域中这些反应被热能驱动发生的可能性。这些计算结果扩大了星际介质中生命相关分子的认知范围。